4.1.2. Модулятори-перемикачі інтерференційного типу

О

Рис. 4.1.4. Схема модулятора перемикача інтерфернційного типу:

1 – керуючі електроди; 2 – хвилевід; 3 – підкладенка

снову інтегрально-оптичних модуляторів-перемикачів інтерференційного типу складають планарні інтерферометри Маха-Цандера. Він створюється двома паралельно розташованими хвилеводами, які на вході та на виході зв’язані -розгалужувачами (рис. 4.1.4). Вхідний сигнал за допомогою першого розгалужувача поділяється на дві частини. Обидві частини сигналу, кожна з яких проходить через своє плече інтерферометра, сумуються на виході другим -розгалужувачем з урахуванням фазових змін, що відбуваються в процесі розповсюдження. На хвилеводи в плечах інтерферометра наносяться керуючі електроди. Електричне поле через ланцюг керування індукує фазовий зсув такої величини, при якому хвилі приходять у загальну точку або в фазі, або в протифазі. Отже, на виході-розгалужувача або маємо, або не маємо сигналу.

Природно, що глибина модуляції на виході інтерферометра визначається співвідношенням інтенсивностей у плечах інтерферометра. 100-відсоткова модуляція досягається лише у випадках, коли ці інтенсивності абсолютно однакові. Зауважимо, що існують активні засоби корекції інтенсивності в плечах, але вони вимагають додаткових джерел живлення (>30 в) та значно ускладнюють схему модулятора. Проте сучасна техніка фотолітографії дозволяє виконувати -розгалужувачі з високою точністю (саме від неї залежить співвідношення інтенсивностей) та досягати практично 100-відсоткової модуляції.

Сьогодні для модуляторів, побудованих на основі -зрізів, досягаються такі характеристики: керуюча напруга ~ 3.5 в; смуга частот ~ 17 ГГц; фактор якості ~ 7 мкВ/Мгц.

4.1.3. Електрооптичні модулятори на основі ефекту Брега

Т

Рис. 4.1.6. Брегівський модулятор

1 – підкладена, 2 – хвилевід, 3 – додатній та негативний електроди

иповий модулятор на основі ефекту Брега наданий на рис. 4.1.6 и складається з пари електродів, „переплетених” між собою подібно до двох гребінок. При поданні напруги на електроди коефіцієнт заломлення хвилеводу під ними змінюється. Як наслідок в хвилеводі формується „товста” фазова решітка з періодом, який дорівнює подвійній відстані між штирками.

При цьому виконується умова, яка характеризує решітку як товсту:

(4.1.6)

де – довжина штирків модулятора

Світло, яке розповсюджується в хвилеводі дифрагує на такій гратці. При цьому, в наслідок того, що решітка товста результат дифракції залежить від кута, під яким вона освітлюється . В наслідок так званого ефекту Брега ефективною є дифракція лише при умові, коли кут дифракції вдвічі більше ніж. Можна показати, що кут освітлення решітки задається співвідношенням:

(4.1.7)

При зміні кута освітлення решітки відбувається зменшення інтенсивності дифрагованної хвилі. Діапазон зміни кутів освітлення (кути невеликі і), при яких інтенсивність падає до 50% від максимальної складає величину

(4.1.8)

Природно, що інтенсивність дифрагованної хвилі залежить від напруги , що подається на модулятор:

(4.1.9)

де – коефіцієнт, якій характеризує ефективність модулятора та залежить від коефіцієнту заломлення середовища хвилеводу і інших параметрів структури.